Nature Climate Change | 覆巢之下無完卵，氣候變化或可通過病原菌生态位影響全球糧食安全 撰文 | SHR

　　責編 | 王一

　　鄭州暴雨、台風煙花壓境，最近關于這些由于惡劣天氣所引發人類生命及财産安全隐患的報道，無一不觸人心弦。然而，這僅僅是全球氣候變化的微小縮影，未來，随着全球氣候變化的加劇，諸如此類的極端天氣将會更為頻繁的發生，不僅會威脅人身安全，還會對全球糧食安全帶來前所未有的挑戰。

　　氣候變化對糧食安全的影響是多維的，不僅會通過溫度、水分等直接影響作物生長發育，還可通過影響植物病原菌和害蟲等的生态位，進而影響作物健康和産量【1】。研究表明，随着全球變暖，害蟲和病原體的地理分布會發生變化，比如幾十年來首次在德國發生的小麥莖鏽病就與2013年的溫度升高有關【2】。現如今，至少有8000種真菌和卵菌被證明會引起植物病害，因此，闡明這些病原菌對全球變化的響應方式及其與糧食産量之間的關系對未來糧食安全至關重要。

　　近日，英國University of Exeter 的Daniel Bebber團隊通過模型模拟的方式表明，未來全球氣候變化會增加高緯度地區的糧食産量，而對低緯度地區的糧食産量影響較少。更為重要的是，全球變化，尤其是全球變暖會導緻病原菌生态位向高緯度地區移動，這會導緻高緯度地區病原菌物種豐度的增加并對糧食産量造成等同的負面影響。該研究成果以Plant pathogen infection risk tracks global crop yields under climate change為題發表在Nature Climate Change（IF=25.290）上。

　　在該研究中，研究人員首先基于三種作物模型(LPJmL、GEPIC和PEPIC)和四種全球氣候模型(GFDL-ESM2M、HADGEM2-ES、IPSL-CM5A-LR和MIROC5)，對灌溉和非灌溉條件下的重要作物(玉米、水稻、大豆、小麥、木薯、小米、豌豆、花生、油菜籽、甜菜、甘蔗和向日葵)産量進行了預測。預測結果顯示，盡管不同作物模型之間存在差異，但是大多作物産量對全球變化的響應存在緯度梯度，即：預計在未來，高緯度地區的作物産量增加較多，而低緯度地區的作物産量變化較小。該研究還表明，由于小麥、木薯、油菜籽和向日葵等均在高緯度地區種植，這會導緻全球氣候變化下全球糧食産量的整體增加。

　　在此基礎上，研究人員重點關注了全球氣候變化，尤其是溫度變化（決定病原菌分布和活性的最重要因素）對80種真菌和卵菌屬植物病原體分布的影響。研究發現，全球變暖可能會導緻兩極變化，在作物産量增加最多的高緯度地區病原菌物種豐度也同步增加，而病原菌物種豐度在低緯度地區卻會降低。進一步分析發現，全球變化下的病原菌豐度與作物産量之間存在顯著的直接空間匹配。模拟結果還表明，全球變化還會影響病原菌的群落組成，并且病原菌群落組成的最大變化預計将發生在北半球的高緯度地區，尤以歐洲、中國和秘魯為風險最高地域。

　　Changes in crop yield and r(T) under rCP 6.0 by latitude

　　總之，該研究通過模型模拟的方式預測，全球變化将促進高緯度地區的作物産量，但同時也增加了這些作物面臨病原真菌和卵菌的可能性。未來應進一步加強将作物預測模型與單個害蟲和病原菌的多方面影響相結合的研究，以推動制定氣候智能型糧食安全策略。

　　參考文獻

　　【1】Y an, Y ., Wang, Y .-C., Feng, C.-C., Wan, P .-H. M. & Chang, K. T.-T. Appl. Geogr. 82, 83–92 (2017)

　　【2】Saunders, D. G. O., Pretorius, Z. A. & Hovmoller, M. S. Commun. Biol. 2, 51 (2019)

　　論文鍊接：

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